復(fù)相al2o3sicw陶瓷與不銹鋼的釬焊工藝

1、復(fù)相 Al2O3/SiCw 陶瓷與不銹鋼的釬焊工藝海軍潛艇學(xué)院（青島市 266077） 段 宇山東大學(xué)（濟(jì)南市 250061） 鄒增大 曲仕 堯摘要:采用氬氣保護(hù)下的活性金屬釬焊法對碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷(Al2O3/SiCw)與不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)進(jìn)行了釬焊。通過對釬料潤濕性的研究確定 釬焊試驗(yàn)的溫度和時(shí)間范圍；通過剪切試驗(yàn)研究了釬焊工藝參數(shù)對接頭強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，升高溫度和增加時(shí)間均會提高釬料對陶瓷的潤濕性，且

2、溫度超過 950 ℃后或時(shí)間超過 15 min 后，潤濕角下降不明顯。在氬氣保護(hù)下，用 Ag-Cu-Ti3 釬料對陶瓷與不銹鋼進(jìn)行釬焊可以獲得比較好的效果。釬焊工藝參數(shù)對接頭強(qiáng)度影響很大，在釬焊溫度為 900 ℃、釬焊時(shí)間為 15 min 時(shí)，釬焊接頭的強(qiáng)度平均可達(dá)到 72 MPa。 關(guān)鍵詞: 活性金屬釬焊 Ag-Cu-Ti3 釬料 潤濕角 接頭強(qiáng)度STUDY ON BRAZWG OF DIPHASE CERAMIC（Al2O3/SiC

3、w）TO STAINLESS STEELNavy Submarine Academy Duan YuShandong University Zou Zengda, Qu ShiyaoAbstract SiC whisker reinforced Al2O3ceramic (Al2O3/SiCw) brazed to stainless steel (1Cr18Ni9Ti) with active metal brazing in ar

4、gon gas. The temperature and time range of brazing through the wetting experiment were confirmed, and the effect of brazing conditions on the joint strength through the shear experiment was discussed. It was sh

5、own that the wettability of ceramic was improved with increasing temperature and time. When the temperature was above 950 ℃ and the time exceeded 15 minutes, the drop of wetting angle was not apparent. The bett

6、er properties were achieved when brazing Al2O3/SiCwceramic to stainless steel in argon gas was with Ag-Cu-Ti3 brazing filler metal. The effect of brazing conditions on joint strength was great. When brazing at

7、 15 minutes and 900 ℃, the joint can provide the average shear strength of 72 MPa. Key words: active metal brazing, Ag-Cu-Ti3 brazing filler metal, wetting angle, joint strength0 前 言金屬與陶瓷基復(fù)合材料的連接對于擴(kuò)大陶瓷基復(fù)合材料在工業(yè)

8、領(lǐng)域的應(yīng)用 具有十分重要的意義。對于陶瓷與金屬的連接主要采用活性金屬釬焊、擴(kuò)散焊 等方法?；钚越饘兮F焊法主要是在釬料中加入 Ti、Zr 等活性元素，使其與金屬發(fā)生界面反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)連接。目前，陶瓷與金屬的釬焊主要集中在 Al2O3、 SiC、Si3N4 等單相陶瓷中，且多采用真空釬焊的方法，使陶瓷的應(yīng)用受到一定的限制[1，2]。本文對復(fù)相碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷在氬氣保護(hù)下釬焊不銹鋼 進(jìn)行了研究，以期得出一種比較理想的復(fù)相陶瓷與金屬的連接

9、方法。 1 試驗(yàn)材料和方法試驗(yàn)所采用的陶瓷為碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷，牌號為 JX-1[3]。JX-1 陶2．2 釬焊溫度和時(shí)間對接頭強(qiáng)度的影響由于活性金屬釬焊就是利用釬料中的活性元素 Ti 與陶瓷反應(yīng)，形成反應(yīng)層來實(shí)現(xiàn)金屬與陶瓷的連接，而釬焊溫度和釬焊時(shí)間對界面反應(yīng)的進(jìn)行程度影響很大，所以釬焊的溫度與時(shí)間對于接頭的強(qiáng)度有很大的影響。從圖 3 可以看出，總的來說隨著釬焊溫度和時(shí)間的增加，接頭強(qiáng)度表現(xiàn)出來的趨勢基本上是 先增加再減小。其中

10、在 900 ℃，15 min 時(shí)，釬焊接頭的強(qiáng)度最大，達(dá)到了 72 MPa。說明在此條件下釬焊 Al2O3/SiCw 陶瓷與不銹鋼可以取得比較好的效果。在釬焊溫度固定為 950 ℃或釬焊時(shí)間固定為 20 min的情況下，接頭雖然也是 先增加再減小，但基本上維持在 30～50 MPa 的水平上。這主要有兩個(gè)原因：（1）在界面形成的反應(yīng)產(chǎn)物主要是由 CuTi2、Fe2Ti4O、TiO、TiO2、Ni3Ti 等脆性物質(zhì)組成。假如這一層反應(yīng)

11、產(chǎn)物過于厚，反而對接頭的強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面的影響；（2）由于陶瓷與不銹鋼是兩種不同的物質(zhì)，兩者的熱膨脹系數(shù)相差很大，所以釬焊時(shí)間過長或釬焊 溫度過高均會在界面形成比較大的殘余應(yīng)力，致使接頭強(qiáng)度很難提高。在釬焊 溫度固定為 850 ℃或釬焊時(shí)間固定為 10 min 的情況下，接頭強(qiáng)度也在逐漸地增加，但總的來說是在一個(gè)比較低的水平上增加，這主要是由于此時(shí)的釬焊溫度和時(shí)間比較短，使得形成的反應(yīng)層比較薄，致使接頭強(qiáng)度不可能有較大的提 高。在試驗(yàn)時(shí)，接